4.2 化学变化中的能量变化(第一课时)

4.2   化学变化中的能量变化(第一课时)

课前自主预习

基础梳理

[阅读与思考]阅读教材P_82-85，思考并完成下列内容：

一、化学反应中能量的形式

化学反应过程中释放的能量有多种形式，如_________、_________、_________等多种形式的能量，但大多数是_________。

二、吸热反应和放热反应

化学反应中的能量变化，通常表现为_______的变化。在化学反应中__________________的热量，叫做反应的热效应。把有热量放出的化学反应叫做_________反应，在反应方程式右方用“______Q”表示（填“+”或“-”）；把________________的化学反应叫做吸热反应，在反应方程式右方用“______Q”表示（填“+”或“-”）。如：

放热反应      C + O₂ CO₂ + Q        2H₂ + O₂ 2H₂O + Q

吸热反应      CaCO₃ CaO + CO₂↑- Q     C + CO₂ 2CO – Q

三、化学能与反应热

1．化学能：________________________________________________________________；

2．反应热： _________________________________________________________________；

一个反应是放热反应还是吸热反应，取决于______________________________________；而与反应条件无关。

若反应物具有的总能量﹥生成物具有的总能量，该反应为___________反应。

若反应物具有的总能量﹤生成物具有的总能量，该反应为___________反应。

反应物的总能量高

生成物的总能量低

（      ）反应

生成物的总能量高

反应物的总能量低

（      ）反应

 

 

 

 

 

 

 

化学反应中能量变化示意图

因此，化学反应的过程可看成是储存在物质内部的能量转化为热能等_________出来的过程，也可看成是热能等转化为物质内部的能量而被_________起来的过程。

3．化合反应中，应用反应热判断物质的热稳定性

大量事实表明，在_____________反应中，生成相等物质的量的生成物时，放出的能量越多，生成物的热稳定性越______。吸收的能量越多，生成物的热稳定性越_____。因此，___________________________________________是判断生成物热稳定性的有效标志。

如：2H₂(g) + O₂(g) 2H₂O(g) + 483.6 kJ

H₂(g) + S(g) H₂S(g) + 20.1 kJ

可见，上述化合反应中，生成1molH₂O(g)放出热量_________ kJ；而生成1molH₂S(g)放出热量_________ kJ，所以热稳定性H₂O________ H₂S（填“﹤”、“﹥”、“﹦”）。

 

 

 

自我测评

1．下列说法正确的是（      ）

A．放热反应一定需要加热才能发生

B．有些吸热反应在常温下也能发生

C．反应物的总能量与生成物具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

D．化学反应中的能量变化仅表现为热量变化

2．下列变化属于吸热反应的是（      ）

①液态水汽化  ②将胆矾加热变为白色粉末  ③浓硫酸稀释  ④氯酸钾分解制氧气 

⑤生石灰与水反应生成熟石灰

A．①④          B．②③         C．①④⑤       D．②④

3．已知： ①H₂(g)+F₂(g)→2HF(g) + Q， 

②H₂(g)+Cl₂(g)→2HCl(g) + 184.6kJ，

③H₂(g)+Br₂(g)→2HBr(g) + 72.8kJ，

④H₂(g)+I₂(g)→2HI(g) - 53kJ，

请根据上述化学方程式，推测Q值      184.6kJ（填“>”或“<”）,并判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性的相对大小为                   。可知，      反应中生成         的生成物时，吸收或放出热量的相对大小是判断生成物热稳定性的有效标志。

 

 

课堂互动探究

核心突破

1．根据下列能量变化示意图，分析下列说法中正确的是（      ）  

A．A(g)+B(g)→C(g)+D(l) 是放热反应

B．A(g)+B(g)→C(g)+D(l) 是吸热反应

C．C(g)+D(l)→A(g)+B(g) 是放热反应

D．C(g)+D(l) 具有的能量大于A(g)+B(g) 具有的能量 

2．根据下列热化学方程式，分析三种氯化物加热分解时从难到易的顺序是（      ）

Ca(s)+Cl₂(g)→CaCl₂(s)+795kJ；

Sr(s)+Cl₂(g)→SrCl₂(s)+828kJ；

Ba(s)+Cl₂(g)→BaCl₂(s)+860kJ

A．CaCl₂、SrCl₂、BaCl₂           B．BaCl₂、CaCl₂、SrCl₂  

C．BaCl₂、SrCl₂、CaCl₂           D．SrCl₂、CaCl₂、BaCl₂

3．下列反应中，属于放热反应的有___________，属于吸热反应的有_____________。

A．碳酸钙受热分解                    B．燃料燃烧  

C．Ba(OH)₂·8H₂O和NH₄Cl固体反应     D．镁与盐酸反应 

E．C和H₂O制水煤气                  F．酸碱中和反应，

4．已知：H₂(g)＋O₂(g)→ H₂O(g)，反应过程中的能量变化如图，问：

(1)a、b、c分别代表什么意义？

a ______________________________________________

b_______________________________________________

c_______________________________________________

 

(2)该反应是________反应（填“吸热”、“放热”）。若用E（反应物吸收）表示反应物化学键断裂吸收的能量，用E（生成物释放）表示生成物化学键形成时释放的能量，则计算反应热的公式为:反应热=____________________

 

 

 

变式训练

1．从右图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断错误的是（      ）

A．这是一个放热反应         

B．该反应可能需要加热

C．生成物的总能量低于参加反应物的总能量 

D．反应物比生成物更稳定 

 

2．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（      ）

A．锌粒与稀硫酸的反应                 B．灼热的木炭与CO₂反应

C．甲烷在氧气中的燃烧反应        D．Ba(OH)₂·8H₂O晶体与NH₄Cl晶体的反应

 

3．已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151k J、299k J。则由氢气和碘反应生成1 mol HI需要      （填“放出”或“吸收”）     k J热量。

 

课后巩固归纳

自主练习

基础题

一、选择题（每小题只有一个正确选项）

1．下列关于能量转换的认识中不正确的是（      ）

A．电解水生成氢气和氧气时，电能转变成化学能   

B．白炽灯工作时电能全部转化成光能

C．绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能  

D．煤燃烧时化学能主要转变成热能

2．下列关于反应热的叙述，正确的是（      ）

A．反应过程中放出的热才是反应热          B．反应过程中吸收的热才是反应热

C．反应过程中放出或吸收的热都是反应热    D．燃烧放出的热量才是反应热

3．下列变化过程中，需要吸收热量的是（      ）

    A．水凝结成冰            B．氟利昂蒸汽液化   

    C．碘蒸汽凝华            D．电解水

4．下列反应过程一定吸收能量的是（      ）

    A．化合反应     B．分解反应   C．分子解离为原子  D．原子组成分子

5．从右图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断错误的是（      ）

A．这是一个放热反应         

B．该反应可能需要加热

C．生成物的总能量低于参加反应物的总能量 

D．反应物比生成物更稳定 

6．下列反应属于放热反应的是（      ）

A．氢气还原氧化铜                       B．氢气在氧气中燃烧

C．碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳     D．氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧气 

7．下列变化属于吸热反应的是：①液态水汽化  ②将胆矾加热变为白色粉末  ③浓硫酸稀释  ④氯酸钾分解制氧气  ⑤生石灰与水反应生成熟石灰（      ）

    A．①④          B．②③         C．①④⑤       D．②④

8．根据化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成过程，下列不属于化学变化的是（      ）

    A．白磷在260℃转化为红磷          B．石墨在高温高压下转化为金刚石

    C．干冰转化为CO₂气体             D．固态S₈加热到444.6℃转化为硫蒸气S₂ 

9．下列说法错误的是（      ）

    A．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

    B．放热反应和吸热反应决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小

    C．化学反应中能量变化,通常主要表现为热量的变化------放热或者吸热

    D．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应

10．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式分别为：

CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O      C₃H₈＋5O₂→3CO₂＋4H₂O

现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用正确措施是（      ）

    A．减少空气进入量，增大石油气进气量   

    B．增大空气进入量，减少石油气进气量

    C．减少空气进入量，减少石油气进气量   

    D．增大空气进入量，增大石油气进气量

二、填空题

11．化学反应过程中释放的能量有多种形式，如_________、_________、_________等多种形式的能量，但大多数是_________。

12．化学反应中的能量变化，通常表现为_________的变化。在化学反应中_________________的热量，叫做反应的热效应。把有热量放出的化学反应在叫做___________反应；把____________________的化学反应叫做吸热反应。

13．一个化学反应是放热反应还是吸热反应，取决于__________________________________，而与_____________无关。通常，在常见的化学反应中，____________________、_________________、____________________等是放热反应；而____________________、__________________________等是吸热反应。

14．大量事实表明，在___________反应中，生成相等物质的量的生成物时，放出的能量越多，生成物的热稳定性越______。吸收的能量越多，生成物的热稳定性越_____。因此，___________________________________________是判断生成物热稳定性的有效标志。

已知：2H₂(g) + O₂(g) 2H₂O(g) + 483.6 kJ，H₂(g) + S(g) H₂S(g) + 20.1 kJ，则热稳定性H₂O________ H₂S（填“﹤”、“﹥”、“﹦”）。

 

 

 

 

提高题

一、选择题（每小题只有一个正确选项）

1．下列各图中，表示正反应是吸热反应的图象是（      ）

2．下列反应中，既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（      ）

A．灼热的碳与CO₂的反应        B．Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应

C．铝片与稀盐酸的反应          D．甲烷在氧气中的燃烧反应

3．下列过程需要吸热的是（      ）

A．O₂→O＋O                 B．H＋Cl→HCl   

C．CaO＋H₂O→Ca(OH)₂        D．浓硫酸稀释

4．下列说法正确的是（      ）

① 干冰蒸发吸收大量的热，这就是化学反应中的吸热现象  ② 酒精常被用作酒精灯和内燃机中的燃料，说明酒精燃烧是放热反应   ③木炭常温下不燃烧，加热才能燃烧，说明木炭燃烧是吸热反应  ④人们用氢氧焰焊接金属，主要是利用了H₂和O₂化合时所放出的热量

    A．① ②      B．② ④    C．① ③      D．③ ④

5．我国发射的神舟五号载人飞船的燃料是铝粉与高氯酸铵的混合物。点燃时，铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应：2NH₄ClO₄→N₂↑+4H₂O+Cl₂↑+2O₂↑+Q。关于该反应叙述不正确的是（      ）

A．该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应

B．该反应瞬间能产生大量高温气体，推动飞船飞行

C．从能量变化上看，该反应主要是化学能转变为热能和动能

D．反应中NH₄ClO₄只起到氧化剂的作用

6．已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q₁、Q₂均为正值)：

H₂(g)+Cl₂(g) →2HCl(g)+Q₁；H₂(g)+Br₂(g) →2HBr (g)+Q₂。 有关叙述正确的是 （      ）

  A． Q₁＜Q₂                      

  B．生成物总能量均高于反应物总能量

  C．生成1molHCl气体时放出 热量

D．1mol HBr(g)具有的能量大于1mol HBr(1)具有的能量

 

二、填空题

7． “中和热”是热化学中一个重要的概念，其定义为：在稀溶液里，酸和碱发生中和反应而生成1mol水，这时的反应热叫做中和热。即：

H⁺（aq）+OH^-（aq）→H₂O（l）+Q。

（1）HCl + NaOH → NaCl + H₂O + Q₁，Q₁   Q（填">"、"<"或"="，下同）；

（2）H₂SO₄ + 2NaOH → 2NaCl + 2H₂O + Q₂，Q₂     Q；

（3）CH₃COOH + NaOH →CH₃COONa + H₂O + Q₃，Q₃     Q。

8．50 mL 0.50 mol·L^-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L^-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：

中和热的测定

（1）烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______________________。

（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值_____________。（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）实验中改用60 mL 0.50 mol·L^-1盐酸进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_____________（填“相等”“不相等”），所求中和热_____________（填“相等”“不相等”），简述理由：_______________________________________________________________________。

（4）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会_____________（填“偏大”“偏小”“无影响”）。

9．已知：H₂(g)＋O₂(g)→ H₂O(g)，反应过程中的能量变化如图，问：

(1)a、b、c分别代表什么意义？

a ______________________________________________

b_______________________________________________

c_______________________________________________

 

(2)该反应是________反应（填“吸热”、“放热”）。若用E（反应物吸收）表示反应物化学键断裂吸收的能量，用E（生成物释放）表示生成物化学键形成时释放的能量，则计算反应热的公式为:反应热=____________________

 

三、简答题

10．已知：①1 mol H₂分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量　

②1 mol Cl₂分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量　

③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量。

问：H₂与Cl₂反应生成HCl是吸热反应还是放热反应？1mol H₂发生该反应时的反应热如何计算？

 

4.2    化学变化中的能量变化（第一课时）参考答案

【自主学习】

一、光能、热能、电能、热能

二、热量；吸收或放出；放热；+；吸收能量；-

三、1、化学能：贮藏在物质内部、只有化学反应时才释放出的能量

2、反应热：反应物具有的能量总和与生成物具有的能量总和的差值。

反应物与生成物能量的相对高低；放热、吸热。释放、储存

3、化合，大，小。在化合反应中，生成相等物质的量的生成物时，放出或吸收能量的相对大小。241.8；20.1。

【跟我练】

【例1】A；    【例2】BDF、ACE

【自主练习】

A组  基础练习

一、选择：

1、B；2、C；3、D；4、C；5、D；6、B；7、D；8、C；9、D；10、B

二、填空：

11、光能、热能、电能；热能。 12、热量；吸收或放出；放热；吸收热量。  13、反应物能量与生成物能量的相对大小；反应条件；燃烧、中和反应、活泼金属与酸的反应；CaCO3分解、焦炭在高温下与水蒸气的反应。14、化合；大；化合反应中，生成相等物质的量的生成物时，放出或吸收能量的大小；﹥

B组  拓展与提高

一、选择：

1、A；2、B；3、A；4、B；5、D；6、D；

二、填空：

7、（1）=；（2）﹥；（3）﹤。 8、（1）减少实验过程中的热量损失；（2）偏小；（3）不相等；相等；因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H₂O所放出的能量，与酸碱的用量无关；（4）偏小，因为NH₃·H₂O自身电离会吸收部分热量，使测得的中和热数据偏小。9、（1）a代表破坏1molH₂和 mol O₂中化学键所吸收的能量；b代表由2mol H和1mol O形成1mol H₂O（g）所放出的能量；c代表反应热。 （2）放热反应 ；反应热= E（生成物释放）—E（反应物吸收）

三、简答：

10、放热反应；反应热=生成物键能总和-反应物键能总和，∴反应热=2×431-436-243=183kJ。